雾霾论文

浅谈雾霾天气的成因及防治

摘要：雾霾天气本是我国中东部地区秋冬季节的常见天气现象，但是由于近年来环境不断受到破坏，粉尘排放的增多等原因，使其跃然成为重要的环境问题，成为治理的首要目标。近日来，京津冀等地区持续的雾霾天气，使人们不得不重视这一环境问题。处理迫在眉睫。关键字：雾霾,气溶胶粒子，热岛效应

1前言

根据气象学上的定义[1]，霾是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10km的空气普遍浑浊现象，这里的干尘粒指得是干气溶胶粒子. 当空气中水较多时, 某些吸水性强的干气溶胶粒子会吸水、长大,并最终活化成云雾的凝结核, 产生更多、更小的云雾滴, 使能见度进一步降低, 低于1 km 时被定义为雾,而能见度在1~10 km 时则被定义为轻雾.目前国内外多采用的是用相对湿度来界定雾和霾，相对湿度大于90%是雾，低于90%是霾［2］。雾霾对公路、铁路、航空、航运、供电系统、农作物生长等均都产生重要影响。雾霾造成空气质量下降，影响生态环境，给人体健康产生极大的危害[14]。

2 雾霾成因及原因分析

2.1 气溶胶粒子

当空气的湿度较大时，某些吸水性强的干气溶胶粒子如硫酸盐、硝酸盐、铵盐和部分可溶性有机气溶胶会吸水、长大。在我国华北其余的观测发现吸湿后的气溶胶粒径会增大20~60%.

[6],使得在相对湿度大时观测到的pm2.5，质量浓度呈现出假高的状态，其中还有部分是受水分的影响[7].

2.2 雾霾加剧与气溶胶粒子浓度水平有关

我国气溶胶质量浓度水平在世界范围内较高[3],其中硫酸盐气溶胶年平均浓度在我国城

市和城郊区域分别约为每立方米空气34和16ug，有机碳分别为30和18ug，硝酸盐分别约为15和6ug，元素碳为8.6和3.4ug，这样的浓度水平仅次于南亚城市，而在欧洲的城市和城郊区域，硫酸盐年均浓度分别约为每立方米4.7和3.3ug、有机碳是6.0和2.8ug、硝酸盐为4.1和3.3ug、铵为2.2和1.3ug[20]。运均低于我国[3]。我国气溶胶浓度较高与人口众多和部分牺牲环境而发展经济有着密切的关系[4,5]。

2.3 大量人为气溶胶粒子活化为云雾凝结核使现今的雾已非完全的自然现象

在大气中相对湿度达到过饱和时一部分气溶胶粒子会活化为CCN, 形成云雾滴, 使能见度进一步降低. 在我国华北区域的飞机观测显示, 因有气溶胶的作用低云中云滴数多于高云

但云滴的有效半径减少, 高浓度气溶胶作用下的云雾形成明显区别于海洋和污染较少的其

他陆地区域[6]. 观测还发现在低过饱和度(0.1%)条件下大量大于150 nm 吸湿性粒子活化

为云雾凝结核[7.8], 且不仅气溶胶数谱分布、其化学组成等对活化也有相对明显的影响[8]. 在泰山观测到的不同过饱和度下的气溶胶及CCN 月平均分布(图1)为雾的数值预报提供了输入和检验. 有关分析方法详述见文献[13].

图1 2010 年9~10 月在泰山(海拔1500 m)观测到的月平均气溶胶数(CN)谱和云雾凝结核

(CCN)谱

2.4 热岛效应日变化及其对污染影响

大量的观测事实表明，稳定和气压梯度小的天气形势有利于城市热岛的行的形成。而污染较严重的北京，在秋冬季节就会出现这种现象。而且伴随的其他空气条件为晴天、无风、或威风，北京上空盛行西北或偏西风流[9] ,此处两者正好存在一致性。且由气象局的观测表明，雾霾天气条件下，城市热岛效应显著，后半夜至凌晨热岛效应最显著，达到29 C，热岛效应日变化明显，与大部分热岛研究所得夜晚强、白昼午间弱是我变化规律相似，16时左右热岛强度为负值[15]。

有研究者认为, 由于城市热岛的存在, 郊区低层的污染物在局地环流的作用下, 聚集在城市的上空,加重了城市的空气污染[10]。且有下图及研究表明PM10与热岛效应两者之间没有必然的联系。

2.5逆温的形成会影响

因为霾与雾重要的区别是水汽含量的多少，当水汽含量>90%称为雾，水汽含量<80%则为霾，介于之间就是两者的混合物。

在大气的对流层中，气温随高度的增加而降低，但如果遇到大气的相对湿度较大，风又不太大的特殊情况，大气将会出现逆温现象，即气温会随高度的增高而升高[19]。逆温层是一种极其稳定的空气层，即暖空气在冷空气之上，阻碍着大气的正常对流运动，以至于空气中的各种污染物无法及时扩散，加之各种大气污染物的存在，雾霾灾害就很容易产生。最近京津翼雾霾污染严重，有部分原因是其实行集中供暖，且工业排放的煤烟尘也增加了悬浮颗粒的含量。同时，机动车尾气污染物也是重要的气态污染物[17]。现代城市的发展，基地工地的扬尘和水泥灰尘，以及众多的高楼大大厦，增大了地面摩擦系数，使风流经城区的速度明显减弱。风速的减小，也使得夜间大气稳定，大气污染物不容易想外围扩散而稀释，故易在城区内积累形成高浓度的污染[9].下图为1992—2010 年北京工业二氧化硫和工业粉尘的排放量。说明了工业二氧化硫和工业粉尘的排放量总体呈下降的趋势，说明北京的空气质量有逐年提高的趋势。但是事实却不是这样。，

3防治雾霾天气形成的对策

3.1做好防护工作。

除加强对交通运输场所的监控，包括公路和机场的安全监控，必须严格按照规矩办事。还应广泛向民众科普这方面的知识。有时虽然每逢雾霾天气是，气象部门都会发布不同的预警信号，不同颜色登记的预警信号有什么区别，我们应该采取什么样的预防措施。但是真正了解的民众其实还是比较少的。现代科技的不断进步，中国气象局在下一步也将花大力气做好气象服务。整个大的工作就是如何是气象信息快速的到达老百姓手中，包括对将来手机信息到达不了的地方，我们也要想办法。使广大的民众知道怎么防御，又能及时的得到预报信息，这是对于趋利避害是非常有帮助的[16]。

3.2控制雾霾的源头，合理规划城市

前面的提到的热岛效应，可是城市中心的大气污染更加的严重。因此，对大气有严重的污染的企业在进行区位选择，要考虑到热岛环流的因素，以避免污染物从近地面流向城区。同时，还要针对地区的气候、地形特点，大力增加城市绿地的覆盖率，以发挥其吸烟除尘的效益，以降低雾霾形成的几率。毕竟，随着经济的发展，人们不单单只是追求吃得饱睡得暖。对于居住环境的要求也是不断的上升。

现在我们必须清醒的认识到，城市不能以追求利润最大化为根本目的，不能以牺牲空气质量为代价而盲目追求经济效益。政府部门应该制定，更加明确的各项指标。

3.3发展公共交通，注意自我保护

机动车尾气中的有害气体如四乙基铅，经过复杂的化学过程变化后凝聚成为二次污染源PM2.5 [11] 。参照美国环保署的标准，凡是PM2.5＞0.065mg/m3，就表明空气的质量不健康。以洛杉矶为例，20 世纪50 年代，该城市的汽车数量急剧增加，汽车尾气中的碳氢化合物、氮氧化合物和一氧化碳，在阳光的作用下，发生了光化学反应，生成淡蓝色的烟雾，在短短的两天内，65 岁以上的老人就死亡了400 余人[18]。又如震惊世界的“伦敦烟雾事件”发生在1952 年12 月，英国全境几乎为浓雾覆盖，逆温层在400m低空，致使燃烧产生的烟雾不断积累，其中的三氧化铁促使二氧化硫产生硫酸泡沫，凝结在烟尘上形成酸雾，死亡人数较常年同期多4 000 人。这两起大事件环境污染事件给我们敲响了警钟，政府部门需要让GDP 真正变轻、变绿，各级领导干部能够普遍树立起美好的生态环境即好的政绩观念[12]。研究表明，轿车的污染是公共汽车的50倍，有轨电车的100 倍，大力发展公共交通运输，可有效降低污染物的总排放量。为消除灰霾对城市的危害，建议相关部门应尽快出台机动车污染物的排放标准。